Một mô hình hồi quy bán tham số có hiệu chỉnh cho bài toán dự báo lũ lụt
Tóm tắt
Trong những năm gần đây, lũ lụt, một trong các hiện tượng thiên tai, xảy ra ngày càng nhiều và khắc nghiệt. Hàng năm, con người luôn phải gánh chịu hậu quả do lũ lụt gây ra. Bởi thế, việc phát triển các phương pháp quản lý nhằm giúp cho ta xác định, phân tích, mô hình, và dự báo lũ lụt là việc làm hết sức cấp bách và cần thiết. Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi đề xuất một mô hình hồi quy bán tham số có hiệu chỉnh cho bài toán dự báo mực nước lũ. Mô hình mới sẽ có ba thành phần. Thứ nhất là thành phần tham số của mô hình. Chúng bao gồm thông số về độ cao mực nước, lượng mưa, lượng nước bốc hơi,…Các tham số này có mối quan hệ ràng buộc với nhau khá phức tạp. Nhiều mô hình hồi quy mới đã được đề xuất và thử nghiệm. Thành phần thứ hai là thành phần phi tham số của mô hình. Chúng tôi sử dụng thuật toán cải tiến hiệu quả cho không gian con suy giảm số chiều do Arnak S. Dalalyan và các cộng sự đã đề xuất, cùng với một vài thuật toán cải biên trong công nghệ mạng nơ ron để giải quyết thành phần thứ hai này. Các thuật toán đó là: giải thuật lan truyền ngược, phương pháp tương quan liền kề, và đạo hàm gradient liên hợp có cải tiến. Các mô hình khác nhau được thử nghiệm, lựa chọn, nhằm giúp cho việc làm trơn cục bộ của thành phần phi tham số được nhanh chóng dễ dàng. Thành phần thứ ba là sai số của mô hình. Tất cả yếu tố này là thông tin đầu vào thiết yếu cho bài toán quản lý và kiểm soát lũ lụt. Việc làm này cũng thường được áp dụng khi ta gặp phải những vấn đề phức tạp và các hiện tượng thiên tai khó dự báo. Mực nước dự báo được tiến hành dựa trên dữ liệu thu được trước đó, cho phạm vi một ngày, hai ngày sắp tới, tại một vị trí cụ thể. Phương pháp phân tích chuỗi thời gian cũng được xem xét khi xây dựng mô hình. Những kết quả thu được cho thấy rằng với mô hình hồi quy bán tham số mới này, cùng với thuật toán cải tiến hiệu quả cho không gian con suy giảm số chiều, và một số giải thuật cải biên của công nghệ mạng nơ ron, đã cho ta thấy tính linh động, khả thi, đáng tin cậy, của mô hình thống kê hiện đại, nhất là trong việc xây dựng bài toán dự báo lũ lụt.